MX2012012314A

MX2012012314A - Metodo e instalacion para licuar gas de combustion de instalaciones de combustion.

Info

Publication number: MX2012012314A
Application number: MX2012012314A
Authority: MX
Inventors: Olaf Stallmann
Original assignee: Alstom Technology Ltd
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2013-02-26
Also published as: ES2624271T3; CA2796982A1; RU2557945C2; WO2011132055A2; CN103038590A; JP2013529281A; RU2012149433A; CA2796982C; KR20120140261A; EP2381198A1; IL222570A0; TW201208759A; KR101484932B1; US20130205827A1; AU2011244078B8; AU2011244078B2; EP2381198B1; WO2011132055A3; CN103038590B; TWI424870B

Abstract

Se describe una planta para separación de CO2 que tiene alto nivel de seguridad, reducido consumo de energía y puede suministrar CO2 líquido del gas de combustión de una central eléctrica operada con combustible fósil, a diferentes niveles de pureza.

Description

METODO E INSTALACION PARA LICUAR GAS DE COMBUSTION DE INSTALACIONES DE COMBUSTIÓN Especificación La invención se refiere a un método y un dispositivo para la licuefacción de C02 contenido en los gases de combustión de procesos de combustión; por ejemplo, una central termoeléctrica operada con combustible fósil. La licuefacción de C02 del gas de combustión utilizando métodos criogénicos, se ha conocido por mucho tiempo.

La mayoría de los métodos criogénicos para la producción de C02 líquido a partir de la combustión de gas de combustión, utiliza esquemas de separación convencionales que tienen dos o más etapas de separación. Estas instalaciones para licuar C02 son relativamente simples y funcionan sin problemas. Una desventaja principal de estas instalaciones es su alta demanda de energía que tiene efectos negativos en la eficiencia de la central eléctrica.

De esta manera la invención tiene como objeto proporcionar un método y una instalación para licuar C02 contenido en el gas de combustión que opera con demanda de energía reducida y de esta manera incrementa la eficiencia neta de la central eléctrica. Un objeto adicional de la invención es elevar la pureza del C02 licuado sin incrementar la demanda de energía del proceso.

Al mismo tiempo, el método deberá ser lo más simple posible y la operación de la instalación fácil de controlar para garantizar una operación robusta y libre de problemas.

De acuerdo con la invención, este objeto se resuelve con un método de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2.

El método de acuerdo con la reivindicación 1 , reduce a un mínimo los requerimientos para el secado del gas de combustión mediante un dispositivo de secado dedicado (por ejemplo secador de adsorción) antes de entrar al proceso criogénico. Consecuentemente, el consumo de energía del proceso y el mantenimiento del dispositivo de secado se reducen.

Una modalidad ventajosa adicional de la invención reivindicada, comprende un primer cambiador de calor y un primer tambor separador en la primera etapa de separación en donde el primer cambiador de calor se enfría con C02 expandido a partir del primer tambor de separación. Este método proporciona producto C02 líquido a un primer nivel de presión superior, de esta manera reduciendo al mínimo los requerimientos de compresión.

Una modalidad ventajosa adicional de la invención reivindicada comprende un segundo cambiador de calor y un segundo tambor separador en la segunda etapa de separación, en donde el segundo cambiador de calor se enfría con C02 expandido del segundo tambor separador. Este método permite lograr el rendimiento requerido de C02 mientras que mantiene la calidad de C02 final a una alta pureza, mayor a 95% en volumen.

Al utilizar un segundo cambiador de calor y un extractor de C02 en la segunda etapa de separación, una corriente de C02 líquido de la primera etapa de separación entra al extractor de C02 directamente y una corriente de C02 de la primera etapa de separación entra al extractor de C02 por el segundo cambiador de calor. Este método permite producir calidades de C02 con una pureza mayor a 99% en volumen. Si el C02 líquido en el extractor de C02 se ebulle por un re-hervidor y desde la parte superior del extractor de C02 se extrae gas de escape, se expande en una válvula de control a presión y utiliza en las etapas de separación para propósitos de enfriamiento, pueden reducirse los requerimientos de ciclo o tarea de refrigeración auxiliar.

El método de acuerdo con la reivindicación 6 proporciona un producto de C02 líquido a un primer nivel de presión superior, de esta manera reduciendo al mínimo los requerimientos de compresión.

El método de acuerdo con la reivindicación 7, establece un bucle de refrigeración abierto y de esta manera evitar la instalación de una unidad de refrigeración dedicada. Esto eleva la eficiencia de energía y reduce el costo de construir la planta de licuefacción de C02.

Al recolectar el C02 líquido del re-hervidor y del extractor de C02 en un tambor amortiguador, se reducen al mínimo los requerimientos de compresión del C02 evaporado subsecuente. Estas ventajas también pueden lograrse por el método de acuerdo con la reivindicación 9.

Si una parte del C02 líquido se extrae del tambor amortiguador o el extractor de C02 y se suministra por una segunda bomba de producto al lado de suministro del segundo compresor o el lado de succión de una primera bomba de producto, puede lograrse una mayor reducción de los requerimientos de compresión.

El método de acuerdo con la reivindicación 1 1 comprende que el gas de combustión se comprima en un primer compresor, enfría en un primer refrigerante y/o seca en un secador antes de entrar a la primera etapa de separación, reduce el consumo de energía del proceso y el mantenimiento del dispositivo de secado.

Si el gas de escape de la última etapa de separación se expande a aproximadamente 17 bars y resulta en una temperatura de aproximadamente -54°C antes de entrar a un cambiador de calor de la última etapa de separación, pueden reducirse a un mínimo los requerimientos de compresión de gas de combustión, mientras que se evita formación de hielo seco.

Los dibujos subsecuentes muestran varias modalidades de la invención reivindicada.

Dibujos Figura 1 : Una primera modalidad de la invención reivindicada, Figura 2: una segunda modalidad de la invención reivindicada que comprende una columna de separación y un bucle de refrigeración abierto, Figura 3: una tercer modalidad de la invención reivindicada que comprende una segunda bomba de producto para C02 licuado, Figura 4: una cuarta modalidad de la invención reivindicada con un régimen de expansión en dos etapas para el gas de combustión utilizando dos turbinas de expansión y Figura 5: una quinta modalidad de la invención reivindicada.

Descripción del Proceso En las figuras, la temperatura y presión en diversos puntos de la corriente gas de combustión así como de C02 se indican por las así denominadas banderas. Las temperaturas y las presiones que pertenecen a cada bandera se compilan en un diagrama a continuación. Es evidente para una persona con destreza en la técnica que estas temperaturas y presiones se pretenden como un ejemplo. Pueden variar dependiendo de la composición del gas de combustión, la temperatura ambiente y la pureza requerida del C02 líquido.

En la Figura 1 , una primera modalidad de la invención reivindicada se muestra como un diagrama de bloques. Como puede verse en la Figura 1 , en un primer compresor 1 , se comprime el gas de combustión. El primer compresor 1 puede ejecutar un proceso de compresión de múltiples etapas con refrigerantes y separadores de agua entre cada etapa de compresión (no mostrado) que separan la mayoría del vapor de agua respectivamente agua del gas de combustión 3.

Cuando se emite por el primer compresor 1 , el gas de combustión 3 tiene una temperatura significativamente superior a la temperatura ambiente y después se enfría a aproximadamente 13°C por un primer refrigerante 5. La presión es de aproximadamente 35.7 bars (ver bandera 1 ).

Entre el primer compresor 1 y el primer refrigerante 5 y el gas de combustión debe limpiarse el mercurio que se puede condensar y seguramente dañaría los cambiadores de calor con soldadura fuerte de aluminio 1 1 y 17. La eliminación de mercurio puede realizarse en un Adsorbente de Hg de lecho fijo (no mostrado).

La humedad todavía contenida en la corriente de gas de combustión 3 se libera del agua por un proceso de secado conveniente, por ejemplo secado con adsorción en un secador 7 y subsecuentemente se transporta a una primera etapa de separación 9. Esta primera etapa de separación 9 comprende un primer cambiador de calor 1 1 y un primer tambor de separación 13. El primer cambiador de calor 1 1 sirve para enfriar la corriente de gas de combustión 3. Como resultado de este enfriamiento, se lleva a cabo una condensación parcial de C02 contenido en la corriente de gas de combustión 3. Consecuentemente, la corriente de gas de combustión 3 entra al primer tambo de separación 13 como una mezcla de dos fases de gas y líquido. En el primer tambor de separación 13, la fase líquida y la fase gaseosa de la corriente de gas de combustión 3 se separan primordialmente por gravedad. En el primer tambor de separación 13, la presión es de aproximadamente 34.7 bars y la temperatura es -19°C (ver bandera Número 5).

Al fondo del primer tambor de separación 13, C02 líquido (ver ref. 3.1 ), se extrae y mediante una primera válvula reductora de presión 15.1 se expande a una presión de aproximadamente 18.4 bars. La expansión en la primera válvula reductora de presión 15.1 resulta en una temperatura de C02 entre -22°C y -29°C (ver bandera 10). Esta corriente de C02 3.1 enfría la corriente de gas de combustión 3 en el primer cambiador de calor 11 . Como resultado, la corriente de C02 3.1 se evapora. A la salida del primer cambiador de calor 1 1 la corriente de C02 3.1 tiene una temperatura de aproximadamente + 25°C y una presión de aproximadamente 18 bars (ver bandera Número 1 ). Esta corriente de C02 3.1 se transporta a una segunda etapa de un segundo compresor 25.

Una segunda corriente 3.2 del gas de combustión se extrae a la cabeza del primer tambor de separación 13 en un estado gaseoso y subsecuentemente se enfría en un segundo cambiador de calor 17 y se condensa parcialmente. Después de haber pasado el segundo cambiador de calor 17, la segunda corriente 3.2 es una mezcla de dos fases y se transporta a un segundo tambor de separación 19. El segundo cambiador de calor 17 y el segundo tambor de separación 19 son los componentes principales de la segunda etapa de separación 21 .

En el segundo tambor de separación 19, de nuevo se lleva a cabo una separación soportada por gravedad entre la fase líquida y la fase gaseosa de la segunda corriente 3.2. En el segundo tambor de separación 19, hay una presión de aproximadamente 34.3 bars y una temperatura de aproximadamente -50°C (ver bandera Número 6).

En la fase gaseosa en el segundo tambor de separación 19, el así denominado gas de escape 23, se extrae a la cabeza del segundo tambor de separación 19, expande a aproximadamente 17 bars en una segunda válvula reductora de presión 15.2, de manera tal que enfría a aproximadamente -54 °C. El gas de escape 23 fluye a través del segundo cambiador de calor 17 de esta manera enfriando y condensando parcialmente el gas de combustión 3.2.

Al fondo del segundo tambor de separación 19 corriente de C02 líquido 3.3 se extrae y expande a aproximadamente 17 bars en una tercera válvula reductora de presión 15.3, de manera tal que alcanza una temperatura de -54°C (ver bandera Número 7a).

La corriente de C02 3.3 se transporta al segundo cambiador de calor 17 también. En el segundo cambiador de calor 17 una parte del C02 líquido 3.3 se evapora y la corriente 3.3 se extrae del segundo cambiador de calor 19, expande a aproximadamente 5 a 10 bars en una cuarta válvula reductora de presión 15.4, de manera tal que se alcance una temperatura de -54°C (ver bandera Número 7b), y de nuevo se transporta al segundo cambiador de calor 17.

Después de que la corriente 3.3 ha pasado a través del segundo cambiador de calor 17, se transporta al primer cambiador de calor 1 1. A la entrada del primer cambiador de calor 11 , la corriente 3.3 tiene una presión de aproximadamente 5 a 10 bars y una temperatura entre -22°G y -29°C (ver bandera Número 14).

La corriente parcial 3.3 recoge calor en el primer cambiador de calor 1 1 , de manera tal que a la salida del mismo tiene una temperatura de aproximadamente -7°C con una presión de aproximadamente 5 a 10 bars. La tercera corriente parcial 3.3 se transporta a la primera etapa de compresión de un segundo compresor 25 y comprime a aproximadamente 18 bars. De manera subsecuente, la corriente de C02 comprimido 3.1 se transporta a la segunda etapa del compresor de múltiples etapas 25 mostrado en la Figura 1.

El refrigerante intermedio entre las diversas etapas del segundo compresor 25 y un post-enfriador para el C02 comprimido, no se muestran en las Figuras 1 a 5.

A la salida del segundo compresor 25, el C02 comprimido tiene una presión de entre 60 bars y 1 10 bars y una temperatura de 80°C a 130°C (ver bandera 19). En un post-enfriador, que no se muestra, el C02 se enfría a temperatura ambiente.

De ser necesario, el C02 ya puede alimentarse directamente a la tubería o es licuado y transportado desde una primera bomba de producto 27, por ejemplo en una tubería de C02 (no mostrada). La primera bomba de producto 27 aumenta la presión del CO2 líquido a la presión dentro de la tubería de C02, que puede ser de aproximadamente 120 bars.

Regresando al gas de escape 23, que se extrae de la parte superior del segundo tambor separador-19, puede verse que las corrientes de gas de escape 23 a través de una segunda válvula de control de presión 15.2, el segundo cambiador de calor 17 y el primer cambiador de calor 1 1 , de esta manera retirando calor de la corriente de gas de combustión 3. A la salida del primer cambiador de calor 1 1 , el gas de escape 23 tiene una temperatura de aproximadamente 26°C a 30°C, con una presión de aproximadamente 26 bars (ver bandera no. 16).

Para llevar al máximo la recuperación de energía, el gas de escape 23 se sobrecalienta en un sobrecalentador de gas de escape 29 y después se transporta a una turbina de expansión 31 o cualquier otra máquina de expansión. En la máquina de expansión, la energía mecánica se recicla y posteriormente el gas de escape 23 se emite al entorno con una presión aproximadamente correspondiente a la presión circundante.

Para propósitos de enfriamiento, el primer refrigerante 5 se conecta mediante tuberías 33 y una bomba de agua enfriada 35 con el primer cambiador de calor 1 1 . Dentro de las tuberías 33, fluye una mezcla de agua y glicol, suministrando el primer refrigerante 5 con agua fría (ver banderas nos. 3 y 4).

Agua que se congelará en el equipo de enfriamiento corriente abajo, se retirará del gas de alimentación, por ejemplo por adsorción, en un secador 7. Para reducir al mínimo la materia desecante requerida del secador 7, el gas de combustión se enfriará en el primer refrigerante 5 a aproximadamente 13°C, utilizando una mezcla de glicol/agua que se ha enfriado en un primer cambiador de calor 1 1 de la Caja Fría 1. El circuito de glicol/agua comprende una bomba de agua enfriada 35.

El glicol/agua del primer refrigerante 5 tiene una temperatura de aproximadamente 40 - 50°C (ver bandera 3) y se bombea a un cambiador de aire o agua (no mostrado) y enfría a temperatura ambiente. El glicol/agua enfriado después se dirige al primer cambiador de calor 1 1 para enfriamiento utilizando las corrientes de producto y gas de escape 3.1 , 3.2 y 23.

Del primer cambiador de calor 1 1 el glicol/agua enfriado sale a una temperatura de aproximadamente 10°C (ver bandera 4) y se regresa al primer refrigerante 1 . El control de temperatura de salida de glicol/agua enfriado puede ponerse en cascada en un controlador de flujo de circuito. El ciclo del primer refrigerante 5 se ajusta por la temperatura de suministro de glicol/agua.

Suministrar el primer refrigerante 5 del primer cambiador de calor 1 1 tiene ciertas ventajas: Antes que nada, el gas de combustión puede ser enfriado a aproximadamente 10°C, lo que permite un proceso de secado eficiente en el secador 7.

En el caso de que en un primer refrigerante 5 haya ruptura de tubo o fuga de gas de combustión al ciclo de glicol/agua, puede detectarse fácilmente y no daña inmediatamente el primer cambiador de calor 1 1. Finalmente, este arreglo es muy eficiente en energía, reduciendo el consumo de energía de todo el proceso.

Tabla de banderas, presiones y temperaturas.

Después de separación de agua condensada en un separador de gas de combustión (no mostrado) entre el primer refrigerante 5 y el secador 7 que retirará la mayoría del agua mientras que permanece suficientemente lejos de las condiciones de formación de hidrato, el gas de combustión se seca en un secador de gas de combustión 7.

Para evitar taponamiento de los cambiadores de calor 1 1 , 17 y deposición de sólidos en la sección de enfriamiento, es decir el primer refrigerante 5, puede preverse un filtro (no mostrado) para limitar el tamaño de partículas en el gas de combustión a aproximadamente 1 µ??.

En la figura 2 se designan componentes idénticos con números de referencia idénticos. Las declaraciones referentes a la figura 1 aplican de manera correspondiente.

El gas seco del secador 7 se condensa parcialmente en el primer cambiador de calor 1 1 , utilizando la corriente de producto 3.3 y la corriente de gas de escape 23, a una temperatura de aproximadamente -19°C. El CO2 líquido producido se separa en un primer tambor de separación 13. El destino de líquido depende de la calidad de producto requerido. Para un modo de Recuperación de Aceite Mejorado (EOR = Enhanced Oil Recovery) del proceso, el líquido del primer tambor de separación 13 se enviará a una columna de extracción de C02 37 a una ubicación de alimentación intermedia mientras que en un modo de Acuifera Salina (SA = Saline Acquifer) el líquido se envía directamente a la corriente de productos de fondos del Extractor de C02 37. La segunda alternativa no se muestra en las figuras.

El vapor producto de cabeza destilado 3.2 del primer tambor de separación 13 además se condensa en el segundo cambiador de calor 17 utilizando la corriente de producto 3.3 y la corriente de gas de escape 23 antes de ser enviado como reflujo a la parte superior del extractor de C02 37.

La presión del sistema se elige de manera tal que la condensación del vapor es posible mientras que se mantenga suficiente distancia alta de los puntos de sublimación y fusión de C02.

El extractor de C02 37 consiste de una columna con rehervidor 32 y puede comprender un rehervidor lateral (no mostrado). No es necesario sistema de condensación de destilado en esta configuración.

La alimentación al extractor de C02 37 está sub-enfriada. Esto elimina la necesidad de un sistema de reflujo y condensación de destilado dedicado. La alimentación sub-enfriada proporciona suficiente condensación de C02 en el extractor de C02 37 para cumplir con la recuperación del C02 requerido. Si se requiere, una corriente de C02 puede retirarse de la línea de retorno de la caldera 32 para incrementar el reflujo total (no mostrado). La calidad/pureza de C02 se mantendrá dentro de límites por ajuste de los ciclos del rehervidor 32 y el rehervidor lateral opcional.

La presión en el extractor de C02 37 será controlada por la velocidad de extracción de vapor de producto de cabeza o destilado. Ya que la evaporación instantánea del gas de escape 23 de aproximadamente 32 bars en la parte superior del extractor C02 37 a las condiciones de chimenea o conducto de humo llevará a temperaturas de -90°C, un sistema en cascada se instala (ver Figuras 4/5). Esto asegura que la temperatura del gas de escape 23 pueda mantenerse lo suficientemente elevada. En la figura 2, solo se muestra una válvula reductora de presión 15.2. Después de haber pasado el segundo y el primer cambiadores de calor 17 y 11 , el gas de escape 23 puede ser sobrecalentado en un calentador de gas de escape (sin número de referencia en la Figura 2) y un expansor para recuperación de energía.

La alimentación de calor requerida en el rehervidor 32 se proporcionará por condensación del refrigerante de C02 3.4 desde la salida de la segunda etapa del segundo compresor 25. Este refrigerante de C02 3.4 fluye después de haber pasado al rehervidor 32 mediante una válvula reductora a presión 15.7 al tambor regulador 39.

El ciclo de rehervidor 32 se ajustará por inundación del lado del refrigerante mediante control de nivel. El punto de ajuste de nivel se controla mediante cascada del analizador de C02. El punto de muestreado se ubica en la sección inferior de la columna de Extractor de C02 37. El refrigerante líquido resultante después se envía al tambor regulador o receptor de refrigerante 39.

El producto de colector de columna se retira en dos rutas, una en el control de nivel y la otra en el control de flujo.

La primera ruta del producto colector de C02 es en el control de nivel del rehervidor 32 al tambor regulador 39. Opcionalmente, puede instalarse un rehervidor lateral (no mostrado) en donde el líquido se sub-enfría adicionalmente.

Esto asegura que se minimice la fracción de vapor después de evaporación instantánea. El líquido sub-enfriado después se dirige al tambor regulador 39.

El tambor regulador 39 se ha previsto para manejo de líquidos, esto significa recolección y distribución de refrigerante al primer cambiador de calor 1 1 y/o el segundo cambiador de calor 17.

El refrigerante de C02 licuado del tambor amortiguador 39 se expande a diferentes niveles (ver banderas 7 y 10). Consecuentemente, refrigerante de C02 se proporciona a dos niveles de temperatura. El nivel de temperatura más bajo está aproximadamente -54°C en donde el C02 se evapora instantáneamente a 5.8 bars (ver bandera 7), respectivamente 7.3 bars. Este producto C02 y corriente de baja presión 3.3 entran al segundo cambiador de calor 17.

El segundo nivel de temperatura es aproximadamente -22°C a -29°C. La corriente de refrigerante de alta presión 3.1 se expande mediante la válvula de expansión 15.6 a aproximadamente 18 bars (ver bandera 10) y emplea en el primer cambiador de calor 11 para proporcionar la refrigeración.

En el primer cambiador de calor 11 y el segundo cambiador de calor 17, la corriente de producto C02 3.3 se evaporará y se envía, proveniente de la salida del primer cambiador de calor 1 1 a 3°C, a la primera etapa del segundo compresor 25. El refrigerante con alta presión 3.1 se sobrecalienta a aproximadamente 26°C en el primer cambiador de calor 1 1 (ver bandera 1 1 ).

Después de haber pasado la corriente de producto 3.3 se comprime y licúa mediante un segundo compresor de múltiples etapas 25. La corriente de refrigerante con alta presión 3.1 entra al segundo compresor 25 en la segunda etapa.

El vapor producto de C02 3.3 que proviene del primer cambiador de calor 11 se vuelve a comprimir por el compresor de C02 de 3 etapas 25.

La carga del segundo compresor 25 se ajusta mediante control de presión de succión. Para reducir al mínimo los requerimientos de compresión, se emplea la temperatura de entrada como un control para ajustar el flujo de refrigerante a baja presión.

Después de la primera etapa de compresión y enfriamiento del flujo de producto de C02 3.3 se combina con la corriente de refrigerante de alta presión 3.1 del primer cambiador de calor 1 1.

La extracción de C02 requerida para la operación del rehervidor 32 se toma después de la segunda etapa de compresión a una presión de aproximadamente 36.5 bars (ver bandera 20). Esto asegura que la temperatura de condensación es alrededor de 5°C superior a la temperatura del rehervidor. El principio aplicado aquí es un ciclo de refrigeración de bucle abierto. Una ventaja de este arreglo es que el producto de C02 no estará contaminado en caso de una fuga o ruptura de tubo en el cambiador de calor.

La presión de salida de la segunda etapa de compresor 25 se ajusta mediante aspas guía de entrada de la tercera etapa. El retroceso o contra golpe en el control de flujo se proporciona para la primera y segunda etapas.

La salida de la tercera etapa del segundo compresor 25 puede emplearse para calentar el gas de escape a la chimenea que se vuelve a calentar cuando menos a 40°C.

El retroceso en el control de flujo se proporciona para la tercera etapa. La presión de salida de la tercera etapa de preferencia por debajo de 72 bars, que también es por debajo de la presión crítica de C02 (73.773 bars). Por lo tanto, es posible condensación sub-crítica en el (post-) refrigerante aire/agua (no mostrado). La presión de salida se ajusta al variar el ciclo de condensación de refrigerante de aire/agua y se dirige a la chimenea.

Producto de C02 licuado puede llevar a un receptor de producto (no mostrado) de donde puede bombearse en una tubería de producto.

En el caso que las condiciones ambiente sean calientes, solo se puede aplicar compresión a condiciones supercríticas y enfriamiento del C02.

Al utilizar un circuito de agua-glicol que comprende el primer refrigerante 5, una bomba de agua enfriada 135, el primer cambiador de calor 1 1 y el ducto del ciclo necesario 33 permite un enfriamiento eficiente del gas de combustión desde temperaturas de aproximadamente 60°C a aproximadamente 13°C (ver bandera 1 ).

Utilizar el primer cambiador de calor 1 1 como un colector térmico para el circuito de glicol-agua tiene varias ventajas. Una ventaja de esta distribución es que permite un enfriamiento muy eficiente respecto a las temperaturas alcanzadas y se logra el consumo de energía. Además, el tamaño del secador puede ser reducido al mínimo.

Una segunda ventaja que puede lograrse con todas las modalidades de la invención reivindicada, es el hecho de que en toda la planta excepto el circuito de agua glicol sólo gas de combustión o C02 se emplea para realizar el proceso. Esto significa que no se requiere medio peligroso o explosivo, que sirva como refrigerante, lo que reduce los costos para construcción y operación de la planta.

Una ventaja adicional es el hecho de que en caso de una falla en los componentes de la refrigeración de C02, la calidad del producto de C02 no se afecta. Una segunda Figura 3 muestra una tercera modalidad de la invención reivindicada. Al comparar las figuras 2 y 3 puede verse que la mayoría de los componentes y las tuberías relacionadas son idénticas. Por esta razón, solo se describen las diferencias.

Como puede verse de la figura 3 una segunda bomba de producto 41 se instala. Esta segunda bomba de producto 41 extrae refrigerante con alta presión del tambor regulador 39 que tiene una presión de aproximadamente 31 bars y eleva la presión de este refrigerante con alta presión a una presión de 53 bars en invierno y una presión máxima de 72 bars en verano, dependiendo de las condiciones ambiente. El peor caso sería elevar la presión directamente a condiciones de la tubería. Este nivel de presión es similar al nivel de presión al final del segundo compresor 25 y por lo tanto es posible transportar directamente el refrigerante con alta presión, que no se requiere para enfriamiento, directamente del tambor regulador 39 al lado de succión de la primera bomba de producto 27. Esto lleva a una reducción significante del consumo de energía de toda la planta y permite un más amplio intervalo de cargas para operar toda la planta.

La modalidad mostrada en la Figura 4 comprende una expansión de dos etapas para el gas de escape 23, utilizando una primera turbina de expansión 31 .1 y una segunda turbina de expansión 31.2 para el gas de escape 23. El gas de escape expandido 23 puede emplearse para propósitos de refrigeración en los cambiadores de calor 1 y 17. Con este arreglo el consumo de energía de la planta puede reducirse por expansión de la corriente de gas de escape 23 en dos etapas y utilizar la salida mecánica de la energía de las máquinas de expansión 31 .1 y/o 31.2 para impulsar por ejemplo un generador o los compresores 1 ó 25.

La Figura 5 muestra una quinta modalidad de la invención reivindicada que comprende un circuito de agua enfriada 5, 33, 35, y 1 1 , un extractor de CO2 37, una segunda bomba de producto 41 y las turbinas de expansión de dos etapas 31 .1 y 31 .2. Esta modalidad de la parte superior comprende todas las características y ventajas de las modalidades mostradas en las Figuras 1 a 4. De esto se vuelve aparente, que las características de las diferentes modalidades pueden combinarse en cualquier forma. Por ejemplo también es posible cancelar el circuito de agua fría 5, 33, 35 y combinar solo el extractor de C02 37, la segunda bomba de producto 41 y/o las turbinas de expansión de dos etapas 31 .1 y 31.2.

Claims

REIVINDICACIONES

1 . Método para producir C02 líquido de gases de combustión, en donde el gas de combustión se comprime en un primer compresor, subsecuentemente se enfría en un primer refrigerante y condensa parcialmente en al menos dos etapas de separación, en donde las dos etapas de separación como mínimo se enfrían por el gas de escape expandido y C02 líquido expandido, y en donde el primer refrigerante se suministra con agua fría de la primera etapa de separación.

2. Método para producir C02 líquido de gases de combustión, en donde el gas de combustión se comprime en un primer compresor, subsecuentemente se enfría en un primer refrigerante y condensa parcialmente en al menos dos etapas de separación, en donde como mínimo las dos etapas de separación se enfrían por el gas de escape expandido y C02 líquido expandido, y en donde la segunda etapa de separación comprende un segundo cambiador de calor y un extractor de C02, en donde una corriente de C02 líquido de la primera etapa de separación entra al extractor de C02 directamente y en donde una corriente de C02 de la primera etapa de separación entra al extractor de C02 mediante el segundo cambiador de calor.

3. Método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la primera etapa de separación comprende un primer cambiador de calor y un primer tambor separador y en donde el primer cambiador de calor se enfría con C02 expandido del primer tambor separador.

4. Método de conformidad con la reivindicación 1 ó 3, caracterizado porque la segunda etapa de separación comprende un segundo cambiador de calor y un segundo tambor separador en donde el segundo cambiador de calor se enfría con C02 expandido del segundo tambor separador.

5. Método de conformidad con la reivindicación 1 , 3 ó 4, caracterizado porque la segunda etapa de separación comprende un segundo cambiador de calor y un extractor C02, que una corriente de C02 líquido de la primera etapa de separación entra al extractor de C02 directamente y que una corriente C02 de la primera etapa de separación entra al extractor de C02 mediante el segundo cambiador de calor.

6. Método de conformidad con una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque el primer refrigerante se suministra con agua fría de la primera etapa de separación.

7. Método de conformidad con una de las reivindicaciones 2, 5 ó 6, caracterizado porque el C02 líquido en el extractor C02 se hierve por un rehervidor y desde la parte superior del extractor de C02, gas de escape se extrae, expande en una válvula de control de presión y utiliza en las etapas de separación para propósitos de enfriamiento.

8. Método de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el C02 líquido se expande a un primer nivel de presión y a un segundo nivel de presión y se alimenta a una primera o segunda etapas de un segundo compresor, después de haber pasado al menos una de las etapas de separación.

9. Método de conformidad con una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque el rehervidor se suministra con calor del segundo compresor, de preferencia en una segunda etapa del segundo compresor.

10. Método de conformidad con una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque el C02 líquido del rehervidor y el extractor de C02 se recolectan en un tambor regulador.

1 1 . Método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque las dos etapas de separación como mínimo se suministran con C02 líquido del tambor regulador.

12. Método de conformidad con la reivindicación 10 u 1 1 , caracterizado porque parte del C02 líquido se extrae del tambor regulador o el extractor de C02 y suministra por una segunda bomba de producto al lado de suministro del segundo compresor o el lado de succión de la primera bomba de producto.

13. Método de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gas de combustión se comprime en un primer compresor, enfría en un primer refrigerante y/o seca en un secador antes de entrar a la primera etapa de separación.

14. Método de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gas de escape de la última etapa de separación se expande a aproximadamente 17 bars y resulta en una temperatura de aproximadamente 54°C antes de entrar a un cambiador de calor de la última etapa de separación.

15. Método de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gas de escape se sobrecalienta en un sobre calentador después de haber pasado todas las etapas de separación y expande en al menos una máquina de expansión y subsecuentemente se alimenta de nuevo a los cambiadores de calor de la última etapa de separación.